A semi-automated tool for surface water mapping with RADARSAT-1

Abstract

AbstractFresh water is arguably the most vital resource for all aspects of a healthy and stable environment and society. Monitoring the extent of surface water enables resource managers to detect perturbations and long-term trends in water availability and set consumption guidelines accordingly. Radar in general, and RADARSAT-1 in particular, is very good at detecting open surface water and has been used operationally for flood monitoring in many countries. Significant radar data archives now exist to analyse seasonal, annual, and decadal trends in surface water availability. A software tool (Forest non-Forest Class Extraction or FnFCE), based on software initially designed for deforestation classification with RADARSAT-1 data and later modified to include a flood mapping capability, has been adapted for this surface water application. Three test sites have been selected to demonstrate this surface water mapping tool, including Fort Mackay, Alberta, a tar sands area with water used for industrial purposes; Cache Lake in Tuktut Nogait National Park, Northwest Territories, where the many park lakes are currently poorly monitored and understood; and Old Crow Flats, Yukon Territory, a large area of ponds and lakes thought to be at risk from permafrost degradation and important to caribou migration and oil and gas development. This paper describes the software tool and demonstrates preliminary results of monitoring seasonal and annual changes in surface water distribution using RADARSAT-1 imagery for the three test sites. An overview of the successes and limitations of the approach is given, as well as a summary of the current state of evolution of the method and the envisioned software development plan. L'eau douce est sans contredit la ressource la plus vitale à tous les points de vue pour un environnement et une société en santé et stables. Le suivi de l'étendue de l'eau de surface permet aux gestionnaires des ressources de détecter les perturbations et les tendances à long terme dans la disponibilité de l'eau et de fixer ainsi des normes de consommation. En général, les données radar, et en particulier, les données de RADARSAT-1, sont utiles pour la détection des nappes d'eau de surface et ces dernières ont déjà été utilisées de façon opérationnelle pour le suivi des inondations dans plusieurs pays. Il existe à l'heure actuelle des archives considérables de données radar permettant d'analyser les tendances saisonnières, annuelles et décadaires dans la disponibilité de l'eau de surface. Un outil logiciel, basé sur des logiciels conçus au départ pour la classification de la déforestation à partir des données de RADARSAT-1 et modifiés par la suite pour inclure une capacité de cartographie des inondations, désigné sous l'appellation de FnFCE (« Forest non-Forest Class Extraction »), a été adapté dans le contexte de cette application à l'eau de surface. Trois sites témoins ont été sélectionnés pour faire la démonstration de cet outil de cartographie de l'eau de surface incluant : Fort Mackay, en Alberta, une région de sables bitumineux avec de l'eau utilisée pour des besoins industriels; Cache Lake, dans le Parc national de Tuktut Nogait, dans les Territoires du Nord-Ouest, où le suivi et le niveau des connaissances des nombreux lacs dans le parc sont plutôt faibles; et Old Crow Flats, au Yukon, une vaste région d'étangs et de lacs perçue comme pouvant être à risque en raison de la dégradation du pergélisol et considérée comme importante à la fois pour la migration des caribous et le développement pétrolier et gazier. Dans cet article, on décrit l'outil logiciel et on montre les résultats préliminaires du suivi des changements saisonniers et annuels observés dans la répartition de l'eau de surface à l'aide d'images de RADARSAT-1 pour chacun de ces sites témoins. On donne un aperçu général des succès et des limites de l'approche proposée et on discute de l'état actuel d'évolution de la méthode et du plan de développement prévu du logiciel.[Traduit par la Rédaction]